Kita sebagian besar pasti pernah mengenyam pendidikan di SMA bagian IPA, Paspal dan semacamnya. Bisa juga di SMK/STM kimia. Nah siapa sih yang tidak mengenal dan mengingat mata pelajaran kimia, yang bisaanya ditakutin. Dipelajaran tersebut ada materi yang namanya elektrolisa. Singkatnya proses elektrolisa adalah proses kimia dengan meggunakan media yang diberi elektroda yang akan dialiri oleh arus listrik, yang akan menghaslikan senyawa kimia.
Proses ini dalam prakteknya banyak digunakan untuk melapisi logam dengan emas, perak dan juga logam lainnya yang bisa diproses dengan cara ini.
Salah satu hasil dari elektrolisa ini adalah elektrolisa air yang menguraikan AIR menjadi gas Hidrogen dan Oksigen yang merupakan unsur dari AIR. Penguraian ini dilakukan dengan cara yang sederhana, yang prosesnya bisa dilihat pada gambar berikut ini.
Gb-01. Elektrolisa Air
Mungkin kita dulu juga pernah melakukan praktikum elektrolisa, tetapi ya hanya sebatas praktikum kimia untuk mendapatkan nilai bagus saja. Tanpa memperhatikan bahwa proses sederhana ini jika depelajari dengan serius, bisa mengubah dunia, terutama di dunia otomotif dalam hal pengiritan bahan bakar atau bahkan dimasa datang diproyeksikan sebagai pengganti bahan bakar minyak yang berasal dari fosil ini. Dimana bahan bakar minyak diperkirakan dalam waktu 50-100 tahun mendatang akan habis.
Prinsipnya jika air diberi katalis biasanya menggunkan NaOH atau KOH, lalu dialiri arus listrik searah, maka akan terjadi proses pemisahan air (H2O) menjadi gas Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2). Secara umum penguraian air menjadi gas hydrogen dan oksigen dirumuskan seperti di bawah ini.
H2O -> H2 + ½ O2
Menurut tulisan Ulf oBssel, pada reaksi ini 9 kg H2O menghasilkan 1 kg H2 dan 8 kg O2, dan 1 kg Hidrogen setara dengan 4 liter bensin.
Hidrogen memiliki banyak kelebihan, antara lain memiliki energi pembakaran yang besar per satuan massa hidrogen dan merupakan bahan bakar yang sangat bersih karena emisi pembakarannya berupa air (H2O). Baru-baru ini, tim peneliti dari School of Chemistry Monash University Australia telah menemukan inovasi baru dalam mengubah air menjadi hidrogen lewat proses elektrofotokatalisis yang terinspirasi dari cara tumbuhan mengubah air menjadi oksigen.
Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gasdiatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C.
Sifat Hidrogen yang mudah meledak ini bisa dimanfaatkan untuk mempermudah ledakan bahan bakar pada ruang bakar kendaraan bermotor, genset, mesin kapal laut.
Dengan memanfaatkan sifat tersebut, gas Hidrogen yang diproses dengan cara sederhana, yaitu elektrolisa, dipasang dikendaraan bermotor, dengan cara yang benar, akan menghasilkan pengiritan bahan bakar.
Nah berdasarkan teori-teori yang ada marilah kita coba lakukan penerapan praktis daam kehidupan keseharian kita. Disekitar kita saat ini bertebaran yang namanya kendaraan bermotor, apakah berbahan bakar bensin atau disel. Keduanya membutuhkan bahan bakar untuk menggerakkan mesin. Yang satu dengan jalan dibakan dalam tekanan tinggi, yang satunya terbakar karena tekanannya yang tinggi.
Dengan menambahkan gas hydrogen, maka akan mempermudah terjadinya pembakaran, karena gas hydrogen adalah gas yang mudah terbakar.
Untuk menghasilkan gas hydrogen secara sederhana, berdasarkan kebutuhan (hydrogen on demand), marilah kita aplikasikan teori elektrolisa dengan beberapa perubahan yang mendasar.
Secara umum supaya terjadi proses elektrolisa dibutuhkan :
1. Elektroda :
a. Elektroda yang terdiri dari 2 batang logam atau ferrit dimodifikasi supaya menghasilkan gas yang maksimal.
b. Elektroda dibuat dari lempengan pelat logam stainless steel, supaya tidak berkarat, sehingga bisa tahan dalam kurun waktu yang panjang.
c. Elektroda dibentuk sebagai multi elektroda, dengan cara membuat sekat-sekat diantara elektroda, yang mana sekat tersebut akan diisi oleh elektrolit
2. Elektrolit, merupakan larutan campuran air dengan KOH atau NaOH, dengan perbandingan yang sangat encer, misalkan 1-3 gram KOH/NaOH dalam 1 liter air. Airnya sebaiknya digunakan air suling (air destilasi).
3. Catu daya, digunakan catu daya yang ada pada kendaraan bermotor. Biasanya menggunakan catu data arus searah (DC-Direct Current) 12 Volt. Catu daya ini dicatu dari generator yang bertegangan 13.8 Volt. Bob Boyce mengembangkan catu daya arus bolak balik (AC-Alternate Current) 110 V dengan merubah catu daya DC menjadi AC.
4. Supaya terjadi proses elektrolisa maka tegangan antar elektroda diprakirakan sekitar 2 Volt.
BENTUK ELEKTRODA YANG DIKEMBANGKAN SAAT INI.
Elektroda yang dikembangkan saat ini disesuaikan dengan kebutuhan untuk menghasilkan gas hydrogen yang banyak, karena para pembuat atau penemu ini berkreasi untuk menghasilkan gas hydrogen yang bisa digunakan untuk menghasilkan bahan bakar yang cukup untuk menjalankan kendaraan bermotor. Mereka terobsesi untuk merubah air menjadi bahan bakar utama kendaraan bermotor.
Penemu sistem ini pertama kali adalah Stan Meyer, yang dianggap sebagai bapak penggunaan air sebagai bahan bakar dengan sistem elektrolisa ini. Kemudian diikuti oleh banyak orang yang mengembangkan elektroda agar menghasilkan gas yang lebih banyak lagi. Misalnya Bob Boyce dengan multiselnya dan menggunakan 61 plat yang dipasang serial dan dicatu tegangan AC 110 V. Diikuti oleh yang lain seperti Archie Blue, Yike Cell, Smack Booster dkk.
Gb-02. Bentuk Elektroda, (a) Elektroda Kumparan, (b) Elektroda Yike Cell dkk, (c) Elektroda Stanley Meyer, (d) ELektroda Smack Booster
Gb-03. Model Elektrolisa Archie Blue (kiri) dan Bob Boyce (kanan)
Elektroda di bawah ini adalah elektroda yang saya coba adopsi dalam disain, disesuaikan dengan kemudahan dan kepraktisan disain menurut saya. Saya mencoba untuk mengadopsi sistem Smack Booster karena mudah dari pengerjaannya dan mencari bahan.
Gb-04. Rangkaian Elektroda yang terdiri dari 7 sel secara seri (kiri), dan Rangkaian Elektroda Paralel 2 unit yang masing-masing terdiri dari 7 sel secara seri
Untuk menghasilkan tegangan 2 Volt pada masing-masing elektroda, mudahnya kita gunakan 8 lempengan pelat stainess steel, yang dirangkai secara seri, diantaranya diberi sekat menggunakan isolator yang tahan panas. Dengan demikian akan menghasilkan 7 sel dengan tegangan ideal persel 13.8 Volt/7 = 1.9714 Volt.
Agar diperoleh gas yang lebih banyak lagi maka kita bisa menambahkan minimal 1 unit lagi rangkaian yang sama yang dipasang secara parallel. (Lihat gambar 04 kanan). Penulis pernah membuat sampai dengan 6 unit rangkaian elektroda 7 sel seri yang dipasang secara parallel. Bisa dibayangkan seperti pada rangkaian kanan, ditumpuk 3 buah.
Gb-05. Rangkaian elektroda 7 sel seri yang dipasang dalam wadah.
Nah setelah kita rangkai rangkaian elektrodanya (boleh 1 unit saja, 2 unit parallel dls), maka kita carikan wadah yang bisa menampung rangkaian tersebut dengan lega, termasuk elektrolitnya. Wadah tersebut sebaiknya transparan, supaya elektrolitnya kelihatan. Mudah kontrolnya.
Wadahnya sebaiknya tahan panas, minimum 100° C, karena dari hasil percobaan kami, bisa menghasilkan panas 90° C lebih, dalam waktu singkat, terutama jika larutannya terlalu pekat, yang menghasilkan tarikan arus besar pada proses elektrolisa.
Wadahnya, ada tutup yang mudah diakses, untuk menambah larutan atau untuk mengurangi cairan. Wadahnya harus kedab kebocoran, supaya hasil gasnya tidak bocor. Wadah diberi lubang untuk akses keluaran gas.
Gambar 06 adalah rangkaian elektroda 7 seri yang dipasang secara parallel dan diwadahi dalam wadah.
Gb-06. Rangkaian elektroda 7 sel seri yang dipasang secara parallel, dalam wadah.
Gas hasil elektrolisa sebaiknya jangan dimasukkan langsung ke mesin kendaraan. Masukkan ke bubbler terlebih dulu. Bubbler berfungsi sebagai penyaring uap air dan juga sebagai penahan api balik (back fire) supaya tidak langsung masuk ke reaktor.
Data hasil percobaan yang saya coba dengan fasilitas seadanya yang bisa saya buat sendiri, akan saya tampilkan pada tulisan terpisah. Peralatan pengukur dibuat sendiri dengan segala kekurangannya. Paling tidak kita bisa mengamati hasil percobaan ini. Misalkan pengukur gas dibuat dari kaleng bekas, botol aqua bekas, pipa plastik dan selang plastik. Semuanya dibuat sendiri berdasakan belajar sendiri dari para netter yang menyumbangkan ilmunya di internet. Bukan penemuan saya sendiri lho.
Gb-07. Pemasangan Bubbler
Gb-08. Pemasangan Reaktor Berbasis elektrolisa, Bubbler pada kendaraan bermotor.
Pemasangan Reaktor beserta bubber pada kendaraan bermotor bisa dilihat pada gb-06. Berlaku untuk kendaraan bermotor roda 4 dan roda 2 yang beum menggunakan kran otomatis. Pada motor yang sudah dilengkapi dengan kran otomatis, keluaran bubbler bisa dihubungkan pada vakum keran bahan bakar.
Dari pengalaman para pengguna, bisa mengirit minimal 20% bahan bakar.
Referensi Macam-macam sel elektrolisis dengan elektrodanya :
Gb-09. Elektrolisa menggunakan elektroda kumparan. Tidak direkomendasikan untuk diaplikasikan.
Gb-10. Smack Booster, sistem elektrolisa menggunakan elektroda plat 4 sel seri diparalel.
Gb-11. Elektrolisa dengan elektroda tubular, dari pipa stainless steel
Gb-12. Elektrolisa dengan sel bulat dari pipa ss. Gambar tengah dan kanan adalah buatan Praveen
Gb-13. Elektrolisa dengan plat, 7 sel serial
Gb-14. Sel Yike dengan elektroda banyak diseri dan diparalel 3 unit
Gb-15. Kiri disain Sel Terro dan kanan adalah disain Sel Bob Boyce
Gb-16 Elektrolisa dengan elektroda spiran buatan AntDavison. Disain ini berbasis pada disain Shigeta Hasebe.
Belajar dari :
1. Bahan Presentasi berjudul Chapter 20, The s-Block Elements, tulisan dari Mark P. Heitz, State University of New York at Brockport, © 2005, Prentice Hall, Inc.
2. Bahan Presentasi berjudul On the Way to a Sustainable Energy Future, tulisan Ulf oBssel, pada European Fuel Cell Forum, Morgenacherstrasse 2F CH-5452 Oberrohrdorf / Switzerland, Tel.: +41-56-496-7292, Fax: - 4412, forum@efcf.com, www.efcf.com
3. Bahan Presentasi berjudul Electrolysis of Water, tulisan Andrew Nowicki and Ben Crowley
4. Hidrogen, Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
7. A Practical Guide to Free Energy Devices, Devices Part 9 : Created 12th June 2005, Last Updated 24th September 2007, Author : Patrick J Kelly, www.panaceauniversity.com
8. Electrolytic Cell, by Archie H Blue, United States Patent Blue, 4.124.463, Nov 7, 1978.
9. A Practical Guide to Free Energy Devices, Chapter 10 : Automotive Systems, Author : Patrick J Kelly, www.free-energy-info.com
10. Hydroxy Course- version 1.3, Panacea-BOCAF On-Line University, Update- information 17-July-08, The Open source engineering community, http://www.panacea-bocaf.org, http://www.panaceauniversity.org